计算机网络课程网际协议IP地址实验报告.doc

重庆师范大学 课程名称：计算机网络实验题目：网际协议IP姓 名： 专 业：学 院：指导老师： 时 实验三 网际协议IP实验目的：1、 掌握IP数据报的报文格式2、 掌握IP检验和计算方法3、 掌握子网掩码和路由转发4、 理解特殊IP地址的含义5、 理解IP分片过程实验环境配置 采用网络结构二 实验原理一、 IP报文格式IP数据报是由IP首部加数据组成的，IP首部的最大长度不超过60字节。IP数据报文格式如下图所示：4位版本4位首部长度8位服务类型16位总长度（字节数）16位标识3位标志13位片偏移8位生存时间 8位协议类型16位首部校验和32位源IP地址32位目的IP地址选项（如果有）数据二、 IP分片 链路层具有最大传输单元（MTU）这个特性，它限制了数据帧的最大长度。不同的网络类型有一股上限值。以太网通常是1500字节。如果IP层有数据包要传输，而数据包的长度超过了MTU，那么IP层就要对数据包进行分片操作，使每一片长度都小于MTU。IP首部中“16位标识”、“3位标志”和“13位片偏移”包含了分片和重组所需的信息。另外，当数据被分片后，每个片的“16位总长度”的值要改为该片的长度值。三、 IP路由表大部分网络层设备（包括PC机、三层交换机、路由器等）都存储着一张记录路由信息的表格，称为路由表。一张路由表由许多表项组成。网络层设备收到数据报后，根据其目的IP地址查找路由表确定数据报传输的最佳路径（下一跳）。然后利用网络层的协议重新封装数据报，利用下层提供的服务把数据报转发出去。 路由表的项目一般含有五个基本字段：目的地址、网络掩码、下一跳地址、接口、度量。路由表匹配顺序如下：直接交付：路由表项的“目的地址”字段是交付主机的本网络地址。特定主机交付：路由表项的“目的地址”字段是某台特定主机的IP地址。特定网络交付：路由表项的“目的地址”字段是另一个网络的地址。默认交付： 路由表项的“目的地址”字段是一个默认路由器（默认网关）。四、 路由选择过程 路由选择模块从IP处理模块接收到IP分组后，使用该分组的目的IP地址同路由表中的每一个项目按特定的顺序（路由表匹配顺序）查找匹配项，当找到第一个匹配项后就不再继续寻找了，这样就完成了路由选择过程。 匹配路由表项的方法是将IP地址与路由表中的一个项目的“子网掩码”进行按位“与”操作，然后判断运算结果是否等于该项目的“目的地址”，如果等于，则匹配成功，否则匹配失败。路由选择模块的工作过程：对路由表中的每一个表项使用分组的目的IP地址与项目 相匹配匹配成功该项目的“目的地址”是另一个网络使用该项目路由表中的“下一跳地址/网关”作为下一跳地址该项目的“目的地址”是本网络，使用分组的目的IP地址作为下一跳地址发送ICMP差错报文把分组连同下一跳地址发送到分片模块停止实验步骤主机B启动静态路由服务（方法：在命令行方式下，输入“staticroute_config”）。按照拓扑结构图连接网络，使用拓扑验证检查连接的正确性。练习一：编辑并发送IP报文1、 主机A启动仿真编辑器，编辑一个IP数据报，其中：MAC层： 目的MAC地址：主机B的MAC地址（对应于172.16. 1. 71接口的MAC）。 源MAC地址：主机A的MAC地址。 协议类型或数据长度：0800。IP层： 总长度：IP层长度。 生存时间：128。 源IP地址：主机A的IP地址（172.16. 1. 72）。 目的IP地址：主机E的IP地址（172.16. 0. 72）。 校验和：在其他所有字段填充完毕后计算并填充。IP在计算校验和时包括哪些内容？ 答：校验和包括IP报文首部2、 在主机B（两块网卡分别打开两个捕获窗口）、E上启动协议分析器，设置过滤条件（提取IP协议），开始捕获数据。3、 主机A发送第1步中编辑好的报文。4、 主机B、E停止捕获数据，在捕获到的数据中查找主机A所发送的数据报，并回答以下问题： 第1步中主机A所编辑的报文，经过主机B到达主机E后，报文数据是否发生变化？若发生变化，记录变化的字段，并简述发生变化的原因。 答：会发生变化。MAC地址会发生变化，因为在主机B转发报文时，数据链路层是依据MAC层地址来转发的。所以MAC地址会发生变化。5、 将第1步中主机A所编辑饿报文的“生存时间”设置为1，重新计算校验和。6、 主机B、E重新开始捕获数据。7、 主机A发生第5步中编辑好的报文。8、 主机B、E停止捕获数据，在捕获到的数据中查找主机A所发送的数据报，并回答以下问题： 主机B、E是否能捕获到主机A所发送的报文？简述产生这种现象的原因。答:主机B能捕获主机A所发送的报文，但是主机E不能捕获。因为主机A所发送的报文把生存时间设置为1，当报文到达主机B时，就会将生存时间减为0，当生存时间为0时，就会丢弃报文。所以B能收到报文，但是却不转发，致使E不能捕获报文。练习二：特殊的IP地址1、 直接广播地址（1） 主机A编辑IP数据报1，其中： 目的MAC地址：FFFFFF-FFFFFF。 源MAC地址：A的MAC地址。 源IP地址：A的IP地址。 目的IP地址：172.16.1.255。 校验和：在其他字段填充完毕后，计算并填充。（2） 主机A再编辑IP数据报2，其中：目的MAC地址：主机B的MAC地址（对应于172.16.1.71接口的MAC）。源MAC地址：A的MAC地址。源IP地址：A的IP地址。目的IP地址：172.16.0.255。校验和：在其他字段填充完毕后，计算并填充。（3） 主机B、C、D、E、F启动协议分析器并设置过滤条件（提取IP协议捕获172.16.1.72接收和发送的所有IP数据包，设置地址过滤条件如下：172.16.1.2Any）。（4） 主机B、C、D、E、F开始捕获数据。（5） 主机A同时发送这两个数据报。（6） 主机B、C、D、E、F停止捕获数据。 记录实验结果主机号B、C、D收到IP数据报1E、F收到IP数据报2 结合实验结果简述直接广播地址的作用。 答：直接广播地址的作用是，在本网段的所有主机都可以收到这个报文，但是不在本网段内的主机就不能收到这个报文。2、 受限广播地址（1） 主机A编辑一个IP数据报，其中：目的MAC地址：FFFFFF-FFFFFF。源MAC地址：A的MAC地址。源IP地址：A的IP地址。目的IP地址：255.255.255.255校验和：在其他字段填充完毕后，计算并填充。（2） 主机B、C、D、E、F重新启动协议分析器并设置过滤条件（提取IP协议捕获172.16.1.72接收和发送的所有IP数据包，设置地址过滤条件如下：172.16.1.2Any）。（3） 主机B、C、D、E、F开始捕获数据。（4） 主机A同时发送这两个数据报。（5） 主机B、C、D、E、F停止捕获数据。 记录实验结果主机号B、C、D、E、F收到主机A发送的IP数据报无未收到主机A发送的IP数据报3、 环回地址（1） 主机F重新启动协议分析器开始捕获数据并设置过滤条件（提取IP协议）。（2） 主机E ping 127.0.0.1。（3） 主机F停止捕获数据。主机F是否收到主机E发送的目的地址为127.0.0.1的IP数据报？为什么？答：F能捕获E的数据报。因为127.0.0.1是环回地址，所以在本网段的主机F能收到E发送的数据报。练习三：IP数据报分片1、 在主机B上使用“开始程序网络协议仿真教学系统 通用版工具MTU工具”设置以太网端口的MTU为800字节（两个端口都设置）。2、 主机A、B、E启动协议分析器，打开捕获窗口进行数据捕获并设置过滤条件（提取ICMP协议）。3、 在主机A上，执行命令ping -1 1000 172.16.0.2 。4、 主机A、B、E停止捕获数据。在主机E上重新定义过滤条件（取一个ICMP数据包，按照其IP层的Identification字段设置过滤）。将ICMP报文分片信息填入下表，分析表格内容，理解分片的过程。字段名称分片序号1分片序号2分片序号3Identification 字段值632346323463234More fragments字段值110Fragment offset字段值0499999传输的数据量548548495、 主机E恢复默认过滤器。主机A、B、E重新开始捕获数据。6、 在主机A上，执行命令ping -1 2000 172.16.0.72 。7、 主机A、B、E停止捕获数据。察看主机A、E捕获到的数据，比较两者的差异，体会两次分片过程。8、 主机B上使用“开始程序网络协议仿真教学系统 通用版工具MTU工具”恢复以太网端口的MTU为1500字节。练习四：子网掩码与路由转发1、 所有主机取消网关。2、 主机A、C、E设置子网掩码为255.255.255.224，主机B（172.16.1.71）、D、F设置子网掩码为255.255.255.240 。3、 主机A ping 主机B（172.16.1.71），主机 C ping 主机D （172.16.1.74），主机E ping 主机F （172.16.0.73）。 记录实验结果是否ping